三通管缠绕路径设计及CAD/CAM技术研究
发布时间：2022-09-28 19:08
三通管是一种常用的连接件,主要用于流体运输和结构支撑。树脂基纤维增强复合材料以树脂为基体,纤维为增强相。由其成型的复合材料三通管比强度高、耐腐蚀性能好,兼具了金属管道和塑料管道的优点,被广泛应用于航空航天等领域。但目前三通管的纤维缠绕成型工艺还停留在手工成型阶段,产品一致性差,成型效率低。本文以等径三通管为研究对象,旨在攻克三通管纤维缠绕CAD/CAM技术,实现三通管的自动化缠绕。本文遵循“先分后总”的轨迹设计思路,提出了设计面片的概念,将三通管轨迹设计问题转化为圆柱、圆环和平面面片的轨迹设计问题。通过分析T形结和直管的外形特点,得到了轨迹需遵循的对称性规律和缠绕方向规律。并以此为基础,通过综合各面片及其边界的拓扑信息,完成了T形结和直管的非测地线轨迹生成算法。为了得到一条连续的轨迹,需要连接直管上各段的轨迹。本文将直管轨迹分为内外轨迹,证明了只要直管上存在外部轨迹,就存在不成环连接方式的定理,并给出了不成环的连接算法。根据缠绕软件反馈的未布满区域,通过在未布满区域上添加新的设计点生成缠绕轨迹,实现了三通管的布满。根据缠绕设备结构及运动形式,对缠绕轨迹进行了后置处理。通过将出纱点约束在...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题研究的背景和意义
1.2 纤维缠绕轨迹规划的研究现状
1.2.1 局部轨迹规划
1.2.2 全局布满分析
1.3 纤维缠绕CAD/CAM技术的研究现状
1.4 目前存在的问题与不足
1.5 主要研究内容
第2章 三通管缠绕轨迹设计方法
2.1 三通管的缠绕轨迹特点分析
2.1.1 设计面片的概念
2.1.2 T形结缠绕轨迹的特点
2.1.3 直管缠绕轨迹的特点
2.2 曲面的轨迹生成方法
2.2.1 T形结的轨迹生成算法
2.2.2 直管的轨迹生成算法
2.2.3 轨迹连接算法
2.3 缠绕轨迹的布满分析
2.3.1 T形结布满
2.3.2 直管布满
2.4 本章小结
第3章 缠绕轨迹后置处理方法
3.1 出纱点位置求解
3.2 出纱点引起的干涉分析
3.2.1 缠绕设备和模具干涉
3.2.2 纤维和模具干涉
3.3 运动坐标解算
3.3.1 四坐标解算
3.3.2 五坐标解算
3.4 本章小结
第4章 CAD/CAM软件开发及缠绕实验
4.1 软件架构及界面
4.2 三通管设计及显示
4.3 纤维束显示
4.4 交互技术
4.5 缠绕实验
4.5.1 桌面缠绕机缠绕
4.5.2 机器人缠绕
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不等开口纤维增强树脂复合材料缠绕壳体非测地线线型设计[J]. 郭凯特,王春,文立华,校金友. 复合材料学报. 2019(05)
[2]复合材料缠绕接头拉伸失效性能有限元分析[J]. 雷良超,周光明,陆方舟,冯果,刘伟先,陈建农. 兵器装备工程学报. 2018(04)
[3]非金属复合材料管道综述[J]. 李晓平,李愚,王茀玺,崔可心,周艳红. 石油工业技术监督. 2017(10)
[4]复合材料带缠绕成型过程建模及工艺参数优化[J]. 俞涛,史耀耀,邓博,何晓东,康超,宋士博. 固体火箭技术. 2017(05)
[5]碳纤维增强复合材料汽车保险杠的轻量化设计[J]. 王庆,卢家海,刘钊,朱平. 上海交通大学学报. 2017(02)
[6]面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 宋燕利,杨龙,郭巍,华林. 材料导报. 2016(17)
[7]基于CATIA二次开发的T形管纤维缠绕研究[J]. 韦跃峰,韩振宇,富宏亚,路华,郑玉权. 纤维复合材料. 2015(04)
[8]纤维缠绕技术的现状及发展趋势[J]. 王瑛琪,盖登宇,宋以国. 材料导报. 2011(05)
[9]纤维缠绕/铺带/铺丝成型设备的发展状况[J]. 富宏亚,韩振宇,路华. 航空制造技术. 2009(22)
[10]基于非测地线理论五坐标缠绕的实验研究[J]. 文立伟,路华,富宏亚. 玻璃钢/复合材料. 2008(02)
博士论文
[1]异型件面片缠绕成型轨迹规划的研究[D]. 王显峰.哈尔滨工业大学 2008
[2]纤维缠绕复合材料弯管CAD/CAM系统[D]. 李海晟.浙江大学 2002
硕士论文
[1]基于机器人的纤维缠绕CAD/CAM系统设计[D]. 孙栋.哈尔滨理工大学 2018
[2]基于机器人的T型管缠绕线型设计及轨迹规划[D]. 张思博.哈尔滨理工大学 2018
[3]回转体缠绕线型设计及轨迹规划研究[D]. 杨红红.哈尔滨理工大学 2015
本文编号：3682223
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题的来源
1.1.2 课题研究的背景和意义
1.2 纤维缠绕轨迹规划的研究现状
1.2.1 局部轨迹规划
1.2.2 全局布满分析
1.3 纤维缠绕CAD/CAM技术的研究现状
1.4 目前存在的问题与不足
1.5 主要研究内容
第2章 三通管缠绕轨迹设计方法
2.1 三通管的缠绕轨迹特点分析
2.1.1 设计面片的概念
2.1.2 T形结缠绕轨迹的特点
2.1.3 直管缠绕轨迹的特点
2.2 曲面的轨迹生成方法
2.2.1 T形结的轨迹生成算法
2.2.2 直管的轨迹生成算法
2.2.3 轨迹连接算法
2.3 缠绕轨迹的布满分析
2.3.1 T形结布满
2.3.2 直管布满
2.4 本章小结
第3章 缠绕轨迹后置处理方法
3.1 出纱点位置求解
3.2 出纱点引起的干涉分析
3.2.1 缠绕设备和模具干涉
3.2.2 纤维和模具干涉
3.3 运动坐标解算
3.3.1 四坐标解算
3.3.2 五坐标解算
3.4 本章小结
第4章 CAD/CAM软件开发及缠绕实验
4.1 软件架构及界面
4.2 三通管设计及显示
4.3 纤维束显示
4.4 交互技术
4.5 缠绕实验
4.5.1 桌面缠绕机缠绕
4.5.2 机器人缠绕
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不等开口纤维增强树脂复合材料缠绕壳体非测地线线型设计[J]. 郭凯特,王春,文立华,校金友. 复合材料学报. 2019(05)
[2]复合材料缠绕接头拉伸失效性能有限元分析[J]. 雷良超,周光明,陆方舟,冯果,刘伟先,陈建农. 兵器装备工程学报. 2018(04)
[3]非金属复合材料管道综述[J]. 李晓平,李愚,王茀玺,崔可心,周艳红. 石油工业技术监督. 2017(10)
[4]复合材料带缠绕成型过程建模及工艺参数优化[J]. 俞涛,史耀耀,邓博,何晓东,康超,宋士博. 固体火箭技术. 2017(05)
[5]碳纤维增强复合材料汽车保险杠的轻量化设计[J]. 王庆,卢家海,刘钊,朱平. 上海交通大学学报. 2017(02)
[6]面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 宋燕利,杨龙,郭巍,华林. 材料导报. 2016(17)
[7]基于CATIA二次开发的T形管纤维缠绕研究[J]. 韦跃峰,韩振宇,富宏亚,路华,郑玉权. 纤维复合材料. 2015(04)
[8]纤维缠绕技术的现状及发展趋势[J]. 王瑛琪,盖登宇,宋以国. 材料导报. 2011(05)
[9]纤维缠绕/铺带/铺丝成型设备的发展状况[J]. 富宏亚,韩振宇,路华. 航空制造技术. 2009(22)
[10]基于非测地线理论五坐标缠绕的实验研究[J]. 文立伟,路华,富宏亚. 玻璃钢/复合材料. 2008(02)
博士论文
[1]异型件面片缠绕成型轨迹规划的研究[D]. 王显峰.哈尔滨工业大学 2008
[2]纤维缠绕复合材料弯管CAD/CAM系统[D]. 李海晟.浙江大学 2002
硕士论文
[1]基于机器人的纤维缠绕CAD/CAM系统设计[D]. 孙栋.哈尔滨理工大学 2018
[2]基于机器人的T型管缠绕线型设计及轨迹规划[D]. 张思博.哈尔滨理工大学 2018
[3]回转体缠绕线型设计及轨迹规划研究[D]. 杨红红.哈尔滨理工大学 2015
本文编号：3682223
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